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NANOTECNOLOGIE/ Un trampolino di silicio per pesare le biomolecole

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Schema del risonatore a microcanale sospeso (Credit: Selim Olcum e Nate Cermak, MIT)  Schema del risonatore a microcanale sospeso (Credit: Selim Olcum e Nate Cermak, MIT)

Le ricerche biomediche si avvalgono sempre più dei progressi di altre discipline e delle innovazioni nella strumentazione analitica. Ci sono situazioni dove anche la semplice operazione di “pesare” una piccola massa di biomolecole può aiutare i medici nella diagnostica e nel trattamento di particolari patologie. È il caso del glioblastoma (GBM), un tipo di cancro al cervello. Nel sangue dei pazienti che ne sono affetti sono presenti grandi quantità di particolari microvescicole contenenti proteine e altre biomolecole: la possibilità di rilevare le modifiche nella loro concentrazione potrebbe aiutare i medici a monitorare i pazienti durante gli speciali trattattamenti. Attualmente ci questo rilevamento viene fatto mescolando i campioni di sangue con nanoparticelle magnetiche ricoperte di anticorpi che si legano ai marcatori presenti sulla superficie delle vescicole.

 

Ora però, una nuova tecnica messa a punto da un gruppo di ricerca del MIT può consentire test molto più semplici attraverso un’operazione di pesatura delle microvescicole. Il fatto è che pesare oggetti di quelle dimensioni non è un’impresa così facile. Stiamo parlando di particelle dell’ordine degli attogrammi, un’unità di misura non certo familiare ma con la quale ormai biomedici e nanotecnologi hanno imparato a fare i conti: si tratta di un sottomultiplo pari a un miliardesimo di miliardesimo di grammo. Il traguardo però è stato raggiunto grazie a un particolare sensore ideato già alcuni anni fa da Scott Manalis - professore di ingegneria meccanica e biologica al Media Lab del MIT di Boston e membro del Koch Institute for Integrative Cancer Research – e recentemente perfezionato per conseguire le performance richieste. Il dispositivo messo a punto dal team di Manalis ha l’aspetto di un piccolo chip all’interno del quale si trova un microcanale vibrante in sospensione scavato nel silicio: il microcanale è lungo 500 micrometri (millesimi di millimetro), largo 50 e spesso qualche micrometro e si comporta come un minuscolo trampolino: trattando chimicamente la sua superficie interna, proteine specifiche o altre biomolecole si attaccano al microcanale e il peso aggiunto cambia la frequenza delle sue vibrazioni; tale cambiamento può essere misurato elettronicamente o con un laser e corrisponde direttamente alla massa delle molecole attaccate.

 

Il sistema è noto come un risonatore a microcanale sospeso (SMR, Suspended Microchannel Resonator) e quando nel 2007 è stato realizzato, la sua potenzialità era tale da poter misurare la massa di particelle dell’ordine dei femtogrammi, cioè mille attogrammi. Da allora, il sistema SMR è stato impiegato con successo per monitorare la crescita cellulare nel tempo, per misurare la densità cellulare e misurare altre proprietà fisiche, quali la rigidità.



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